JPH0597045A - 四輪操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハンドル操作時に後輪舵角を電動モータによ
り制御する四輪操舵装置において、後輪舵角がズレ量を
持つ時、短時間でしかも精度良く後輪舵角中立点の初期
設定を行なうこと。 【構成】 後輪舵角中立点初期設定時に、まず、サブセ
ンサｄからの検出信号に基づいておおまかな中立許容領
域まで高速で電動モータａを回転させ、次に、メインセ
ンサｃからの検出信号に基づいてきびしい中立許容領域
まで低速で電動モータａを回転させる手段とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハンドル操作時に後輪
舵角を電動モータにより制御する四輪操舵装置、特に、
後輪舵角の中立点初期設定技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電動モータをアクチュエータとす
るステアリング機構を後輪に有する四輪操舵装置として
は、例えば、特開昭６１−４６７６６号公報に記載のも
のが知られている。

【０００３】このような電動モータをアクチュエータと
するモータステアリング機構では、イグニッションスイ
ッチをＯＮにして後輪舵角制御を開始するにあたって、
制御基準となる中立点の初期設定は、電動モータのモー
タ軸回転角により後輪舵角を検出するメインセンサを用
い、センサ信号に基づいてズレた位置から中立許容領域
まで動かす指令を電動モータに出力することで行なわれ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな四輪操舵装置にあっては、メインセンサのみを用い
電動モータの速度を一定にして中立点初期設定を行なう
ようにしている為、下記に列挙するような問題がある。

【０００５】（１）短時間で中立点設定を行なおうと意
図してモータ速度を高速にした場合には、図６に示すよ
うに、オーバシュートにより、真の中立点から小さな前
後幅を持つ中立許容領域（θNM〜−θNM）の近辺でハン
チングを起してしまって収束せず、結果的には、中立点
設定に長時間を要してしまう。

【０００６】（２）上記中立許容領域への収束性を向上
しようとする場合には、モータ速度を低速にせざるを得
ず、この場合にも、図６に示すように、中立点初期設定
に要する時間T0が長くなる。

【０００７】そこで、所定の後輪舵角に対し大きな軸回
転角度を持つ減速前のモータ軸回転角度を検出するメイ
ンセンサとは別に、所定の後輪舵角に対しほぼ１：１の
関係のストローク量を持つモータステアリング機構のラ
ックストロークにより後輪舵角を検出するサブセンサを
用い、センサ信号に基づいてズレた位置からおおまかな
中立許容領域まで動かす指令を電動モータに出力するこ
とで中立点初期設定を行なうことが考えられる。

【０００８】ここで、中立許容領域を真の中立点から大
きな前後幅を持たせておおまかに設定しなければならな
いのは、ラックストロークを検出するサブセンサでの舵
角検出分解能がメインセンサに比べて非常に低い（約1/
30）ことによる。

【０００９】この場合、モータ速度を高速にすることで
中立点設定時間を短時間にすることはできるものの、初
期設定される中立点が真の中立点から離れてしまう。こ
の結果、中立点の初期設定後に行なわれる後輪舵角制御
において、制御精度を低下させてしまい、例えば、四輪
操舵により狙っていた旋回安定性等が得られないという
ような影響を与えてしまうことになる。

【００１０】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、ハンドル操作時に後輪舵角を電動モータ
により制御する四輪操舵装置において、後輪舵角がズレ
量を持つ時、短時間でしかも精度良く後輪舵角中立点の
初期設定を行なうことを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の四輪操舵装置では、後輪舵角中立点初期設定時
に、まず、サブセンサからの検出信号に基づいておおま
かな中立許容領域まで高速で電動モータを回転させ、次
に、メインセンサからの検出信号に基づいてきびしい中
立許容領域まで低速で電動モータを回転させる手段とし
た。

【００１２】即ち、図１のクレーム対応図に示すよう
に、電動モータａをアクチュエータとし、ハンドル操作
時に後輪舵角を制御するべく設けられたモータステアリ
ング機構ｂと、前記電動モータａのモータ軸側に設けら
れ、軸回転角により後輪舵角を検出するメインセンサｃ
と、前記モータステアリング機構ｂのラック軸側に設け
られ、ラックストロークにより後輪舵角を検出するサブ
センサｄと、後輪舵角がズレ量を持つ時の中立点初期設
定時、前記サブセンサｄからの検出信号に基づいて真の
中立点から大きな前後幅を持つ中立許容領域まで動かす
高速回転指令を前記電動モータａに出力する第１中立点
設定手段ｅと、前記第１中立点設定手段ｅによる中立点
設定後、前記メインセンサｃからの検出信号に基づいて
真の中立点から小さな前後幅を持つ中立許容領域まで動
かす低速回転指令を前記電動モータａに出力する第２中
立点設定手段ｆとを備えていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】後輪舵角がズレ量を持つ時の中立点初期設定時
には、まず、第１中立点設定手段ｅにおいて、サブセン
サｄからの検出信号に基づいて真の中立点から大きな前
後幅を持つ中立許容領域まで動かす高速回転指令が電動
モータａに出力される。そして、第１中立点設定手段ｅ
による中立点設定後、第２中立点設定手段ｆにおいて、
メインセンサｃからの検出信号に基づいて真の中立点か
ら小さな前後幅を持つ中立許容領域まで動かす低速回転
指令が電動モータａに出力される。

【００１４】この結果、後輪舵角中立点のズレ量に対
し、第１段階の高回転概略調整により短時間でおおまか
な中立許容領域までズレ量が修正され、第２段階の低回
転微調整によりオーバシュートを発生させることなくき
びしい中立許容領域までズレ量が修正されることにな
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１６】構成を説明する。

【００１７】図２は本発明実施例の四輪操舵装置が適用
された車両を示す全体システム図である。

【００１８】実施例の四輪操舵装置が適用された車両の
前輪１，２の操舵は、図２に示すように、ステアリング
ハンドル３と機械リンク式ステアリング機構４によって
行なわれる。これは、例えば、ステアリングギア、ピッ
トマンアーム、リレーロッド、サイドロッド５，６、ナ
ックルアーム７，８等で構成される。

【００１９】そして、後輪９，１０の転舵は、電動式ス
テアリング装置１１（モータステアリング機構に相当）
によって行なわれる。この後輪９，１０間は、ラックシ
ャフト１２、サイドロッド１３，１４、ナックルアーム
１５，１６により連結され、ラック１２が内挿されたラ
ックチューブ１７には、減速機構１８とモータ１９（電
動モータに相当）とフェイルセーフソレノイド２０が設
けられ、このモータ１９とフェイルセーフソレノイド２
０は、車速センサ２１，前輪舵角センサ２２，ストロー
クセンサ２３（サブセンサに相当），エンコーダ２４
（メインセンサに相当）等からの信号を入力するコント
ローラ２６により駆動制御される。

【００２０】図３は電動式ステアリング装置１１の具体
的構成を示す断面図で、ラック１２が内挿されたラック
チューブ１７はブラケットを介して車体に固定されてい
る。そして、ラック１２の両端部には、ボールジョイン
ト３０，３１を介してサイドロッド１３，１４が連結さ
れている。減速機構１８は、モータ１９のモータ軸に連
結されたモータピニオン３２と、該モータピニオン３２
に噛合するリングギア３３と、該リングギア３３に固定
されると共にラックギア１２ａに噛み合うラックピニオ
ン３５とによって構成されている。従って、モータ１９
が回転すると、モータピニオン３２→リングギア３３→
ラックピニオン３５へと回転が伝達され、回転するラッ
クピニオン３５とラックギア１２ａとの噛み合いにより
ラックシャフト１２が軸方向へ移動して後輪９，１０の
転舵が行なわれる。この後輪９，１０の転舵量は、ラッ
クシャフト１２の移動量、即ち、モータ１９の回転量に
比例する。

【００２１】前記ラックピニオン３５には、その回転角
度を検出するエンコーダ２４のセンサー軸２４ａがカプ
ラ３６を介して連結されている。

【００２２】前記フェイルセーフソレノイド２０には、
ロックピン２０ａが進退可能に設けられていて、電子制
御系等のフェイル時には、ラックシャフト１２に形成さ
れたロック溝１２ｂにロックピン２０ａを嵌入させるこ
とでラックシャフト１２を、後輪９，１０が中立舵角位
置を保つ位置に固定するようにしている。

【００２３】作用を説明する。

【００２４】図４はイグニッションをＯＦＦからＯＮに
した時にコントローラ２６により行なわれる中立点初期
設定の処理作動の流れを示すフローチャートで、以下、
各ステップについて説明する。

【００２５】ステップ４０では、後輪舵角の中立点の初
期設定が済んでいるかどうかが判断される。そして、後
輪舵角の中立点の初期設定が済んでいる場合には、ステ
ップ４１へ進み、後輪舵角の通常制御が開始される。ま
た、後輪舵角の中立点の初期設定が済んでいない場合に
は、ステップ４２以降の後輪舵角の中立点初期設定処理
が実行される。

【００２６】ステップ４２では、ストロークセンサ２３
からのサブセンサ出力値SSout が中立許容領域｜θNS｜
に入っているかどうかが判断される。

【００２７】尚、中立許容領域｜θNS｜は、図５に示す
ように、サブセンサ出力値SSout の分解能が低いことに
対応して真の中立点から大きな前後幅を持つ領域として
設定されている。

【００２８】ステップ４２でＮＯと判断された場合に
は、ステップ４３へ進み、ステップ４３では、車速Ｖが
設定車速Ｖｏ以下かどうかが判断される。

【００２９】尚、設定車速Ｖｏは、後輪舵角の中立点初
期設定が可能な車速として設定されている。

【００３０】ステップ４３でＮＯと判断された場合に
は、この車速判断を所定時間毎に繰り返し、ＹＥＳと判
断されるまで待つ。そして、ステップ４３でＹＥＳと判
断されたらステップ４４へ進み、電動モータ１９を真の
中立点に近づく方向に高速にて回転させる指令が出力さ
れる。

【００３１】以上のステップ４０，ステップ４２，ステ
ップ４３，ステップ４４が第１中立点設定手段に相当す
る。

【００３２】上記ステップ４２でサブセンサ出力値SSou
t が中立許容領域｜θNS｜に入っていると判断された場
合は、ステップ４５へ進み、ステップ４５では、エンコ
ーダ２４からのメインセンサ出力値MSout が中立許容領
域｜θNM｜に入っているかどうかが判断される。

【００３３】尚、中立許容領域｜θNM｜は、図５に示す
ように、メインセンサ出力値MSout の分解能が高いこと
に対応して真の中立点から小さな前後幅を持つ領域とし
て設定されている。

【００３４】ステップ４６では、上記ステップ４３と同
様に、車速Ｖが中立点初期設定が可能な設定車速Ｖｏ以
下かどうかが判断され、ステップ４６でＹＥＳと判断さ
れた場合には、ステップ４７へ進み、電動モータ１９を
真の中立点に近づく方向に低速にて回転させる指令が出
力される。

【００３５】以上のステップ４５，ステップ４６，ステ
ップ４７が第２中立点設定手段に相当する。

【００３６】上記ステップ４５で、メインセンサ出力値
MSout が中立許容領域｜θNM｜に入っていると判断され
た場合は、ステップ４８へ進み、ステップ４８では、中
立点初期設定終了のフラグが立てられ、その後、ステッ
プ４０→ステップ４１へと進み、後輪舵角の通常制御が
開始されることになる。

【００３７】後輪舵角の通常制御としては、例えば、下
記に示すモータ制御式によりモータ制御が行なわれる。

【００３８】ＩM ＝Ｌ・θε−ｍ・ d(θM)＋Ｋｐ ＩM ：モータ電流 Ｌ：比例定数 θε：目標値と追従
値との偏差 ｍ：ダンピング定数 d(θM)：モータ回転
角速度 Ｋｐ：フリクション補正定数次に、イグニッシ
ョンＯＦＦ→ＯＮ時における中立点ズレ量がそれぞれ異
なる場合についての中立点修正作動について説明する。

【００３９】（イ）中立点ズレ量が｜θNM｜以下の時 中立点ズレ量が｜θNM｜以下の時には、ステップ４０→
ステップ４２→ステップ４５→ステップ４８→ステップ
４０→ステップ４１へと進む流れとなる。

【００４０】即ち、イグニッションＯＦＦ→ＯＮ時にお
いてはじめから中立点ズレ量が中立許容領域｜θNM｜以
下であることで、電動モータ１９を回転させての中立点
修正を行なうことなく、直ちに、後輪舵角通常制御が開
始される。

【００４１】（ロ）中立点ズレ量が｜θNM｜以上で｜θ
NS｜以下の時 中立点ズレ量が｜θNM｜以上で｜θNS｜以下の時には、
ステップ４０→ステップ４２→ステップ４５→ステップ
４６→ステップ４７へと進み、メインセンサ出力値MSou
t を用いて中立点のズレ量が修正され、その後、ステッ
プ４５→ステップ４８→ステップ４０→ステップ４１へ
と進む流れとなる。

【００４２】即ち、イグニッションＯＦＦ→ＯＮ時にお
いてはじめから中立点ズレ量が中立許容領域｜θNS｜以
下であることで、電動モータ１９を低速回転させての中
立点修正のみが行なわれて、後輪舵角通常制御が開始さ
れる。

【００４３】（ハ）中立点ズレ量が｜θNS｜以上の時 中立点ズレ量が｜θNS｜以上の時には、ステップ４０〜
ステップ４４へ進み、第１段階としてサブセンサ出力値
SSout を用いて中立点のズレ量が修正され、その後、ス
テップ４５〜ステップ４７へ進み、第２段階としてメイ
ンセンサ出力値MSout を用いて中立点のズレ量が修正さ
れ、その後、ステップ４５→ステップ４８→ステップ４
０→ステップ４１へと進む流れとなる。

【００４４】即ち、イグニッションＯＦＦ→ＯＮ時にお
いて中立点ズレ量が中立許容領域｜θNM｜以上である場
合には、図５に示すように、第１段階の高回転概略調整
により短時間でおおまかな中立許容領域｜θNS｜までズ
レ量が修正され（高速である為に多少のオバーシュート
が有る。）、第２段階の低回転微調整によりオーバシュ
ートを発生させることなくきびしい中立許容領域｜θNM
｜までズレ量が修正されることになる。そして、中立点
初期設定に要する時間はT1となり、従来技術の場合の時
間T0に比べて短時間で中立点の初期設定が終了する。

【００４５】効果を説明する。

【００４６】（１）ハンドル操作時に後輪舵角を電動モ
ータ１９により制御する四輪操舵装置において、後輪舵
角中立点初期設定時に、まず、ストロークセンサ２３か
らのサブセンサ出力値SSout に基づいておおまかな中立
許容領域｜θNS｜まで高速で電動モータ１９を回転さ
せ、次に、エンコーダ２４からのメインセンサ出力値MS
out に基づいてきびしい中立許容領域｜θNM｜まで低速
で電動モータ１９を回転させる装置とした為、後輪舵角
がズレ量を持つ時、短時間でしかも精度良く後輪舵角中
立点の初期設定を行なうことができる。

【００４７】（２）電動モータ１９を回転させて後輪舵
角中立点の初期設定を行なう時、車速Ｖが中立点初期設
定が可能な設定車速Ｖｏ以下の時にのみ電動モータ１９
を回転させる装置とした為、走行時に中立点初期設定に
より予期しない車両挙動の急変が発生することを防止で
きる。

【００４８】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明にあって
は、ハンドル操作時に後輪舵角を電動モータにより制御
する四輪操舵装置において、後輪舵角中立点初期設定時
に、まず、サブセンサからの検出信号に基づいておおま
かな中立許容領域まで高速で電動モータを回転させ、次
に、メインセンサからの検出信号に基づいてきびしい中
立許容領域まで低速で電動モータを回転させる手段とし
た為、後輪舵角がズレ量を持つ時、短時間でしかも精度
良く後輪舵角中立点の初期設定を行なうことができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の四輪操舵装置を示すクレーム対応図で
ある。

【図２】実施例の四輪操舵装置が適用された車両を示す
全体システム図である。

【図３】実施例装置の電動式ステアリング装置の具体的
構成を示す断面図である。

【図４】イグニッションをＯＦＦからＯＮにした時にコ
ントローラにより行なわれる中立点初期設定の処理作動
の流れを示すフローチャートである。

【図５】実施例装置で後輪舵角のズレ量が大きい時の中
立点修正作動を示すタイムチャートである。

【図６】従来装置で後輪舵角のズレ量が大きい時の中立
点修正作動を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

ａ 電動モータ ｂ モータステアリング機構 ｃ メインセンサ ｄ サブセンサ ｅ 第１中立点設定手段 ｆ 第２中立点設定手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動モータをアクチュエータとし、ハン
   ドル操作時に後輪舵角を制御するべく設けられたモータ
   ステアリング機構と、 前記電動モータのモータ軸側に設けられ、軸回転角によ
   り後輪舵角を検出するメインセンサと、 前記モータステアリング機構のラック軸側に設けられ、
   ラックストロークにより後輪舵角を検出するサブセンサ
   と、 後輪舵角がズレ量を持つ時の中立点初期設定時、前記サ
   ブセンサからの検出信号に基づいて真の中立点から大き
   な前後幅を持つ中立許容領域まで動かす高速回転指令を
   前記電動モータに出力する第１中立点設定手段と、 前記第１中立点設定手段による中立点設定後、前記メイ
   ンセンサからの検出信号に基づいて真の中立点から小さ
   な前後幅を持つ中立許容領域まで動かす低速回転指令を
   前記電動モータに出力する第２中立点設定手段と、 を備えていることを特徴とする四輪操舵装置。